CN101735378B - 一种水性预印上光油用纯丙乳液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种水性预印上光油用纯丙乳液及其制备方法。该水性预印上光油用纯丙乳液按质量百分比由以下组份组成:去离子水为65~70%、可聚合不饱和酸为3~6%、丙烯酸酯为5~10%、甲基丙烯酸酯为15~20%、非丙烯酸系不饱和单体为1~5%、链转移剂为0.15~0.25%、阴-非离子型乳化剂为0.75~1%、可聚合乳化剂为0.15~0.25%、引发剂为0.2~0.25%、碳酸氢钠为0.15~0.3%、氨水为1~5%。通过预乳化工艺、种子乳液聚合以及半连续滴加工艺的聚合方法而制成该纯丙乳液。该乳液成本低,可用于制备高耐热、高耐磨性以及防水抗黏的水性上光油。
Description
技术领域
本发明涉及一种水性树脂及其制备方法,具体涉及一种水性预印上光油用纯丙乳液及其制备方法。
背景技术
近年来,纯丙乳液由于具有成膜附着力大、光泽高、透明度高等优异性能,被广泛地用来配制高质量的水性油墨或上光油。然而,目前可用于预印上光油的耐高温乳液大多依赖进口,如庄臣1695等,这大大增加了预印上光油的生产成本,限制了国内预印上光油的发展。因此,开发较低成本的水性预印上光油用乳液具有重要的实际意义和适合市场的需要。
另外,现有技术中的水性上光油的耐热性能、耐磨性能以及防水抗黏性能有待进一步提高。
有鉴于此,本工艺方法在经过一系列的研究和试验的基础上总结,进而开发出一种水性预印上光油用纯丙乳液及其制备方法,本案由此产生。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水性预印上光油用纯丙乳液及其制备方法。该水性预印上光油用纯丙乳液耐热耐磨性能佳,可用于制备水性柔版纸箱预印上光油,具有高耐热、高耐磨性和防水抗黏性。
为了实现上述目的,本发明的目的是通过如下的技术方案来实现的:
一种水性预印上光油用纯丙乳液,按质量百分比由以下组份组成:去离子水为65~70%、可聚合不饱和酸(如丙烯酸、甲基丙烯酸)为3~6%、丙烯酸酯(如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯)为5~10%、甲基丙烯酸酯(如甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯)为15~20%、非丙烯酸系不饱和单体(丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、邻苯二甲酸二烯丙酯等)为1~5%、链转移剂(二苯基甲基戊烯TPMS)为0.15~0.25%、阴-非离子型乳化剂(壬基酚聚氧乙烯醚硫酸铵DNS-458)为0.75~1%、可聚合乳化剂(3-烯丙氧基-2-羟基-1-丙烷磺酸钠盐HAPS)为0.15~0.25%、引发剂(过硫酸盐,如:过硫酸铵和过硫酸钾)为0.2~0.25%、碳酸氢钠为0.15~0.3%、氨水为1~5%。上述乳液中还包括按质量百分比1~5%的氧化锌ZnO。
本水性预印上光油用纯丙乳液的乳液聚合工艺为:先加入阴-非离子型乳化剂和总单体质量30%的去离子水,高速(300-500转/分钟)搅拌后缓慢加入所有单体和链转移剂制成预乳化液;将剩余去离子水、可聚合乳化剂和碳酸氢钠加入反应釜,升温至60℃加入10%预乳化液和20%的引发剂溶液,再升温到80℃,制得种子乳液;然后通过半连续滴加工艺,在80℃,3~4h内将剩余预乳液、引发剂溶液滴完,升温至85℃保温1~1.5h,用氨水中和至pH=8.5,即得水性预印上光油用纯丙乳液。
所述总单体为可聚合不饱和酸、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯和非丙烯酸系不饱和单体。
上述乳液聚合工艺按照特定的顺序:先预乳化,再进行种子乳液聚合,然后采用半连续滴加乳液聚合工艺。在该工艺中使用可聚合表面活性剂为乳化剂,直接降低了因低分子乳化剂的使用而产生的吸水性。
采用本发明制得乳液成膜坚硬,耐刮抗磨,且可耐160℃左右,大大降低了生产成本。
具体实施方式
实施例1:
(一)、原料配方
混合单体:MMA(甲基丙烯酸甲酯)5.55kg,BA(丙烯酸丁酯)1.85kg,MAA(甲基丙烯酸)2.0kg,NMA(N-羟甲基丙烯酰胺)0.5kg,DAP(邻苯二甲酸二烯丙酯) 0.2kg
链转移剂:TPMS(二苯基甲基戊烯) 0.1kg
乳化剂:DNS-458(壬基酚聚氧乙烯醚硫酸铵) 0.3kg
HAPS(3-烯丙氧基-2-羟基-1-丙烷磺酸钠盐) 0.1kg
引发剂:APS(过硫酸铵) 0.08kg
缓冲剂:NaHCO3(碳酸氢钠) 0.1kg
氨水 1.5kg
去离子水 28kg
(二)、制备方法
1、将DNS-458和3kg去离子水高速搅拌,待有明显泡沫时缓慢加入原料配方中的混合单体及TPMS,搅拌20min即得乳白色的预乳液。
2、将HAPS、NaHCO3和剩余水加入反应釜,搅拌升温至60℃左右加入10%预乳化液和20%的过硫酸铵溶液;再升温到80℃,待乳液变蓝时继续反应0.5h,制得种子乳液;
3、反应釜内保持80℃不变,在3~4h内,滴加剩余的预乳化液和过硫酸铵溶液;升温至85℃,保温1.5h;
4、降温至70℃左右,缓慢滴加氨水,时间大概1h,调节pH值为8.5左右,即得水性预印上光油用纯丙乳液。
实施例2
(一)原料配方
混合单体:MMA(甲基丙烯酸甲酯)5.0kg,EA(丙烯酸乙酯)2.5kg,AA(丙烯酸)1.5kg,NMA(N-羟甲基丙烯酰胺)1.0kg,DAP(邻苯二甲酸二烯丙酯) 0.5kg
链转移剂:TPMS(二苯基甲基戊烯) 0.15kg
乳化剂:DNS-458(壬基酚聚氧乙烯醚硫酸铵) 0.3kg
HAPS(3-烯丙氧基-2-羟基-1-丙烷磺酸钠盐) 0.1kg
引发剂:APS(过硫酸铵) 0.08kg
缓冲剂:NaHCO3(碳酸氢钠) 0.1kg
氨水 1.0kg
去离子水 28kg
(二)制备方法与实施例1相同
应用实施说明
取本方法制得乳液若干,用水稀释至50秒(浸入式粘度杯SHEEN405/2),再用120线展色仪在未上光油的水性柔版纸箱上展上很薄的一层,充分吹干后,分别用耐磨仪、粘背测定仪、HST-H3热封试验仪进行抗磨、抗粘及耐热测试。结果如下表所示:
测试项目 | 仪器型号 | 测试条件 | 结果 | 注 |
耐热 | HST-H3 | 160℃ | 不受破坏 | 单独树脂 |
抗粘 | Specac | 1吨压力,40℃,0.5h | 不粘连 | 单独树脂 |
耐磨 | SUTHERLAND2000 | 4磅,Speed4,200来回 | 不磨损 | 添加树脂质量的0.2~0.4%的聚乙烯蜡乳液 |
另外,本方法制的乳液添加少量的氧化锌(ZnO)溶液,可以有效提高其耐热性能。因为ZnO可以与乳液中的羧基进行交联反应而得到网络结构,提高耐热效果。可由以下3组实验看出:
实验组 | 1 | 2 | 3 |
本乳液/份 | 100 | 98 | 96 |
ZnO溶液/份 | 0 | 2 | 4 |
耐热效果 | 160℃不受破坏 | 170℃基本不受破坏 | 180℃基本不受破坏 |
上述乳液聚合工艺按照特定的顺序:先预乳化,再进行种子乳液聚合,然后采用半连续滴加乳液聚合工艺。在该工艺中使用可聚合表面活性剂为乳化剂,直接降低了因低分子乳化剂的使用而产生的吸水性。采用本发明制得乳液成膜坚硬,耐刮抗磨,且可耐160℃左右,大大降低了生产成本。
以上仅为本发明的较佳实施例,并非对本发明的保护范围的限定,凡依本案的设计思路所做的等同变化,均落入本案的保护范围。
Claims (8)
1.一种水性预印上光油用纯丙乳液,其特征在于按质量百分比包括以下组份:去离子水为65~70%、可聚合不饱和酸为3~6%、丙烯酸酯为5~10%、甲基丙烯酸酯为15~20%、非丙烯酸系不饱和单体为1~5%、链转移剂为0.15~0.25%、阴-非离子型乳化剂为0.75~1%、可聚合乳化剂为0.15~0.25%、引发剂为0.2~0.25%、碳酸氢钠为0.15~0.3%、氨水为1~5%。
2.根据权利要求书1所述的一种水性预印上光油用纯丙乳液,其特征在于:所述的可聚合不饱和酸为丙烯酸或甲基丙烯酸。
3.根据权利要求书1所述的一种水性预印上光油用纯丙乳液,其特征在于:所述的链转移剂为二苯基甲基戊烯TPMS。
4.根据权利要求书1所述的一种水性预印上光油用纯丙乳液,其特征在于:所述的阴-非离子型乳化剂为壬基酚聚氧乙烯醚硫酸铵DNS-458。
5.根据权利要求书1所述的一种水性预印上光油用纯丙乳液,其特征在于:所述的可聚合乳化剂为3-烯丙氧基-2-羟基-1-丙烷磺酸钠盐HAPS。
6.根据权利要求书1所述的一种水性预印上光油用纯丙乳液,其特征在于:所述的引发剂为过硫酸铵和过硫酸钾。
7.根据权利要求书1所述的一种水性预印上光油用纯丙乳液,其特征在于:所述乳液中还包括按质量百分比1~5%的氧化锌ZnO。
8.根据权利要求书1所述的一种水性预印上光油用纯丙乳液,其特征在于其乳液聚合工艺为:先加入阴-非离子型乳化剂和总单体质量30%的去离子水,高速搅拌后缓慢加入所有单体和链转移剂制成预乳化液;将剩余去离子水、可聚合乳化剂和碳酸氢钠加入反应釜,升温至60℃加入10%预乳化液和20%的过硫酸铵溶液,再升温到80℃,制得种子乳液;然后通过半连续滴加工艺,在80℃,3~4h内将剩余预乳液、引发剂溶液滴完,升温至85℃保温1~1.5h,用氨水中和至pH=8.5,即得水性预印上光油用纯丙乳液。
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